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前沿 | 万建民院士团队在植物激素研究中取得重要进展

2023-05-18 来源:农学院 作者:段二超 图片:

近日,国际著名期刊《The Plant Cell》在线发表了万建民院士团队题为“The transcriptional hub SHORT INTERNODES1 integrates hormone signals to orchestrate rice growth and development”的论文(10.1093/plcell/koad130),系统阐明了转录因子OsSHI1作为一个关键调控枢纽,通过整合多种植物激素途径,进而协同调控水稻生长及耐逆的分子机制。

植物的生长发育由遗传因子与环境因素共同决定,其中基因表达调控及激素交互作用途径尤为重要,植物激素能精确调控特定的生化过程,优化能量分配,从而高效平衡植物各项生命活动。因此,深入研究激素对植物生长及耐逆的调控机理具有重要意义。

OsSHI1调控水稻生长及耐逆的分子机制

研究人员前期鉴定了一个新的水稻株型发育突变体shi1short internode1),并克隆了调控基因OsSHI1。本研究发现shi1突变体具有多种典型的与植物激素相关的表型变异:如根部发育迟缓、重力响应及对生长素(auxin)敏感性降低等,株型紧凑、籽粒变小及对油菜素内酯(BR)不敏感等,种子萌发降低、耐逆性增强及对脱落酸(ABA)高度敏感等。激素含量测定结果表明,shi1突变体中auxin及BR前体物质的含量显著降低。Auxin及BR合成相关基因如OsYUCCAs和D11以及ABA信号调控基因OsNAC2shi1突变体中均显著下调。酵母单杂交、ChIP-qPCR及EMSA等实验证实OsSHI1可直接结合上述基因的启动子并激活其表达。此外,OsSHI1的表达也受植物激素调控,如auxin及ABA促进而BR则抑制OsSHI1的表达。OsSHI1启动子区存在多种激素途径相关转录因子如ARF、ZIP及LIC等的结合位点,这些转录因子可直接结合OsSHI1的启动子,进而调控其表达,且OsSHI1也可直接抑制自身基因的转录活性。综上,OsSHI1通过整合多种植物激素的信号转导与生物合成的反馈作用,协同调控水稻生长及耐逆过程,这些结果对植物株型及耐逆性改良具有重要指导意义。

段二超博士后、王益华教授及中国农业科学院林启冰研究员为本文共同第一作者,万建民院士为通讯作者。本研究得到国家自然科学基金、中国博士后基金、中央高校基本科研业务费及江苏省农业自主创新等项目的支持。



审核:屈勇、赵烨烨

校对:权灵通

编辑:郭嘉宁

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